ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΤΜΗΜΑ ΙΑΤΡΙΚΗΣ Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα Σπουδών «Κλινική Φαρμακολογία και Θεραπευτική» Τίτλος : Η ΕΠΙΔΡΑΣΗ ΤΩΝ ΑΥΞΗΤΙΚΩΝ ΠΑΡΑΓΟΝΤΩΝ ΣΤΗΝ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ ΤΩΝ ΣΠΕΡΜΑΤΟΖΩΑΡΙΩΝ ΒΑΣΙΛΟΥΔΗ ΔΕΣΠΟΙΝΑ Επιβλέπων: ΒΥΡΩΝ ΑΣΗΜΑΚΟΠΟΥΛΟΣ, Αν. Καθηγητής Φυσιολογίας, Δ.Π.Θ. ΑΛΕΞΑΝΔΡΟΥΠΟΛΗ 2014
Μορφολογία σπερματοζωαρίου Το σπερματοζωάριο αποτελείται από : την κεφαλή τον αυχένα και την ουρά www.waynesword.palomar.edu
Βασική ανάλυση σπέρματος Η βασική ανάλυση σπέρματος είναι εργαλείο αξιολόγησης του σπέρματος και διάγνωσης της ανδρικής υπογονιμότητας. Παράμετροι βασικής ανάλυσης Τιμές αναφοράς (ΠΟΥ, 2010) σπέρματος Όγκος (ml) 1.5 (1.4 1.7) Συνολικός αριθμός σπερματοζωαρίων 39 (33 46) (10 6 /εκσπερμάτωση) Συγκέντρωση σπερματοζωαρίων (10 6 /ml) 15 (12 16) Συνολική κινητικότητα (%) 40 (38 42) Προωθητική κίνηση (%) 32 (31 34) Ζωτικότητα (ζωντανά σπερματοζωάρια, %) 58 (55 63) μορφολογία (φυσιολογικά 4 (3.0 4.0) σπερματοζωάρια, %) ph 7.2
Αξιολόγηση Κινητικότητας σπέρματος Απευθείας παρατήρηση του υγρού παρασκευάσματος Προωθητική κίνηση: περιλαμβάνει τα σπερματοζωάρια που μετακινούνται γρήγορα ή αργά με κίνηση της ουράς τους. Μη προωθητική κίνηση : περιλαμβάνει σπερματοζωάρια που εμφανίζουν κίνηση ουράς δίχως όμως να μετατοπίζονται. Ακινησία: καμία κίνηση Με χρήση της CASA ALH: Amplitude lateral head displacement VSL: Straight line velocity VAP: Average path velocity BCF: Beat cross frequency LIN: linearity VCL: Curvilinear velocity
Γιατί μελετάμε ειδικά την κινητικότητα: Η μορφολογία, η κινητικότητα, η συγκέντρωση και το ποσοστό της προωθητικής κίνησης των σπερματοζωαρίων έχουν στενή σχέση με την επίτευξη εγκυμοσύνης. (Jouannet et al., 1988; Larsen et al., 2000; Larsen, 2000; Zinaman et al., 2000; Ducot et al., 1988; Jouannet et al., 1988; Larsen et al., 2000; Zinaman et al., 2000) Η κινητικότητα των σπερματοζωαρίων έχει προταθεί ως προγνωστικός δείκτης για την ανδρική υπογονιμότητα. (Quill et al., 2006; Yoshida et al., 2008; Subiran et al., 2010)
Αυξητικοί παράγοντες Οι αυξητικοί παράγοντες παίζουν σημαντικό ρολό στον παρακρινικό και αυτοκρινικό έλεγχο της ορχικής λειτουργίας (Spiteri Grech et al., 1992; Lin, 1995). Ινσουλινομιμητικός αυξητικός παράγοντας (IGF I) Ερυθροποιητίνη (EPO) Αυξητικός παράγοντας ηπατοκυττάρων (HGF) Αυξητικός παράγοντας μετατροπής β1 (Transforming Growth Factor, (TGF β1) Αυξητικός/διαφοροποιητικός παράγοντας 15 (GDF 15) Αγγειακός Ενδοθηλιακός Αυξητικός παράγοντας (VEGF) Νευρικός αυξητικός παράγοντας (NGF) Επιδερμικός αυξητικός παράγοντας (EGF)
Σκοπός της μελέτης Ανασκοπεί δημοσιευμένες μελέτες που αφορούν στην επίδραση αυξητικών παραγόντων του σπερματικού πλάσματος επί της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων. Εντοπίζει αυξητικούς παράγοντες που επιδρούν θετικά επί της κινητικότητας των σπερματοζωαρίων, πρόσφορους για πειραματική μελέτη βελτίωσης της κινητικότητας in vitro.
Μέθοδος Αναζήτηση στη βάση δεδομένων PubMed με λέξεις κλειδιά: «sperm motility» «seminal plasma» «growth factors» Η έρευνα κατέληξε σε 293 άρθρα από το οποία διαβάστηκε η περίληψη και στη συνεχεία επιλέχτηκαν 149 που αφορούσαν στην κινητικότατα των σπερματοζωαρίων. Η μελέτη αυτών των 149 άρθρων οδήγησε στην ανεύρεση και μελέτη επιπλέον 43 άρθρων που σχετίζονταν με το θέμα μας.
IGF I Η αλληλεπίδραση του IGF I με τον υποδοχέα του ρυθμίζεται από μια ομάδα διαλυτών IGF δεσμευτικών πρωτεϊνών (insulin growth factors binding proteins, IGFBPs). (Bach et al., 1992; Rechler, 1993; Jones et al., 1995; Oh et al., 1996) Επιπρόσθετα έχουν βρεθεί και IGFBP πρωτεάσες οι οποίες τροποποιούν τις IGFBPs και άρα παίζουν κεντρικό ρόλο στη βιοδιαθεσιμότητα του IGF I. (Rajah et al., 1995)
IGF I επί ανεπάρκειας GH H θεραπεία με rbgh σε αρουραίους με ανεπάρκεια GH αύξησε σημαντικάτησυγκέντρωσητου IGF I στο πλάσμα του αίματος και την κινητικότητα των σπερματοζωαρίων. (Breier et al., 1996) Η χορήγηση IGF I μέσω μικρό αντλίων σε αρουραίους με ανεπάρκεια GH έδειξεσημαντικήαύξησητηςκινητικότητας. (Vickers et al., 1999) Μελέτη με ολιγοζωοσπερμικούς άνδρες, στους οποίους χορηγήθηκε GH για 12 εβδομάδες, έδειξε ότι η συγκέντρωση του IGF I στο σπερματικό πλάσμα αυξήθηκε σημαντικά καθώς επίσης και η συνολική κινητικότητα. (Ovesen et al., 1996)
IGF I Σπερματοζωάρια ταύρων επωάστηκαν με IGF I για δυο ώρες. Η επίδραση του στη συνολική κινητικότητα και στην προωθητική κίνηση των σπερματοζωαρίων ήταν θετική καθ όλη τη διάρκεια της μελέτης. (Selvaraju et al., 2009) Σε αντίθεση η συγκέντρωση τουigf I στο σπερματικό πλάσμα ταύρων που παράγουν χαμηλής ποιότητας σπερματοζωάρια, είναι υψηλότερη από ότι αυτή στους φυσιολογικούς ταύρους in vitro. (Hoeflich et al., 1999)
IGF I Aνθρώπινα δείγματα επωάστηκαν για 60min με IGF I,ο CV και ALH μειώθηκε σημαντικά. Ο IGFBP 3 αύξησε τη γραμμικότητα και τη BCF και μείωσε ALH σημαντικά. Ο συνδυασμόςigf I/IGFBP 3, δεν είχε στατιστικά σημαντικά αποτελέσματα. (Miao et al., 1998)
EPO Επίδραση EPO σε ανθρώπινα σπερματοζωάρια Πιθανόν τα αποτελέσματα να οφείλονται στην αντι αποπτωτική της δράση. (Tug et al., 2010).
HGF Ο HGF αύξησε κατά 5 15% την κινητικότητα ακινήτων σπερματοζωαρίων επίμυων in vitro. (Naz et al, 1994) Επίδραση HGF στην κινητικότητα ανθρώπινων σπερματοζωαρίων (Wiltshire et al, 2000; Kitamura et al., 2000)
TGF β1 Ο TGF β έχει προσδιοριστεί ως ανοσοκατασταλτικός παράγοντας στο σπερματικό πλάσμα. (Ochsenkuhn et al., 2006) Δεν είχε επίδραση σε ανθρώπινα δείγματα τόσο στην συνολική κινητικότητα των σπερματοζωαρίων όσο και στην προωθητική κίνηση. (Naz et al., 1991) Ο GDF 15 έχει βρεθεί στο σπερματικό πλάσμα σε πολύ υψηλές συγκεντρώσεις (40 200 ng/ml) (Politch et al., 2007) (Pilch et al., 2006) GDF 15 Σε ανθρώπινα δείγματα βρέθηκε ότι δεν επιδρά στη συνολική κινητικότητα των σπερματοζωαρίων. (Soucek et al., 2010)
VEGF Ο VEGF είναι ένα σημαντικό σηματοδοτικό πολυπεπτίδιο που εμπλέκεται στην αγγειογέννεση. (Ho et al., 2007) Σε μελέτη με ανθρώπινα σπερματοζωάρια τα όποια επωάστηκαν με VEGF σε συγκεντρώσεις (5,10,15,20 ng/ml) για 24h, ο VEGF είχε θετική επίδραση στην κινητικότητα. Η επίδραση στην προωθητική κίνηση άγγιξε τα μεγαλύτερα ποσοστά στα 10 ng/ml και 15 ng/ml. Στατιστικά αυξημένα ήταν τα ποσοστά στα 15 ng/ml για VSL και VCL. (Iyibozkurt et al., 2009)
NGF Σπερματοζωάρια από τρωκτικά (golden hamsters) επωάστηκαν με NGF. Ο NGF είχε θετική επίδραση στη συνολική κινητικότητα των σπερματοζωαρίων, στην VSL καθώς και στην ALH, οι οποίες αυξάνονταν παράλληλα με τη συγκέντρωση και το χρόνο. Στην ίδια μελέτη φάνηκε να επάγει την ακροσωμιακή αντίδραση των σπερματοζωαρίων μέσω του MAPK σηματοδοτικού μονοπατιού. (Jin et al., 2010) Ανθρώπινα σπερματοζωάρια επωάστηκαν με NGF για 30min. Η συνολική κινητικότητα αυξήθηκε σημαντικά παράλληλα με τη συγκέντρωση. Η VAP, η VSL, η VCL, η BCF και η LIN αυξανόταν παράλληλα με το χρόνο. (Cui Ge Shi et al., 2012)
EGF Σπερματοζωάρια κριού επωάστηκαν με EGF σε διάφορες συγκεντρώσεις (Spalekova et al., 2011)
EGF Σε μελέτη που έγινε με επίμυες, στους οποίους είχαν αφαιρεθεί κιρσοκήλες από το όσχεο, συστηματική χορήγηση (10mg/kgr x ημέρα) EGF φάνηκε να επιδρά αυξάνοντας σημαντικά την συνολική κινητικότητα σπερματοζωαρίων. Η χειρουργική επέμβαση μαζί με τον EGF συνδυαστικά, είχαν καλύτερα αποτελέσματα. (Cheng et al., 2006)
EGF Επίδραση EGF στην κινητικότητα ανθρωπίνων σπερματοζωαρίων (Naz et al., 1993)
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 1 Αυξητικός παράγοντας στο σπερματικό πλάσμα IGF I ΕΙΔΟΣ Επίδραση στην κινητικότητα των σπερματοζωαρίων Είδος κίνησης Αρουραίοι έλλειψη GH ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Βοοειδή ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Άνδρες με έλλειψη GH ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ IGF Ι,IGFBPs Άνδρες CV, ALH
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 2 Αυξητικός παράγοντας στο σπερματικό πλάσμα ΕΙΔΟΣ Επίδραση στην κινητικότητα των σπερματοζωαρίων Είδος κίνησης EPO Άνδρες ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ, ΠΡΟΩΘΗΤΙΚΗ HGF Επίμυες ΑΠΟΚΤΗΣΗ ΙΚΑΝΟΤΗΤΑΣ ΚΙΝΗΣΗΣ Άνδρες TGF β 1 Άνδρες GDF 15 Άνδρες
Αυξητικός παράγοντας στο σπερματικό πλάσμα ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 3 ΕΙΔΟΣ Επίδραση στην κινητικότητα των σπερματοζωαρίων Είδος κίνησης VEGF Άνδρες ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ,ΠΡΟΩΘΗΤΙ ΚΗ,VSL,VCL NGF Ποντίκια ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ, VSL, ALH Άνδρες ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ,VAP.VSL VCL,BCF,LIN EGF Κριός ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Επίμυες ΣΥΝΟΛΙΚΗ ΚΙΝΗΤΙΚΟΤΗΤΑ Άνδρες ΤΑΧΥΤΗΤΑ, ΓΡΑΜΜΙΚΟΤΗΤΑ,ALH,BCF
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ 4 Ο VEGF και ο NGF είχαν θετική επίδραση στη συνολική κινητικότητα των ανθρωπίνων σπερματοζωαρίων. Ο VEGF, η EPO και ο NGF είχαν θετική επίδραση στην προωθητική κίνηση των ανθρωπίνων σπερματοζωαρίων.
ευχαριστίες Θα ήθελα να ευχαριστήσω θερμά τον επιβλέποντα Αν. Καθηγητή Φυσιολογίας, κ. Βύρωνα Ασημακόπουλο για την πολύτιμη βοήθεια και στήριξη του επιστημονική και μη καθ όλη τη διάρκεια της συγγραφής. Επίσης θα ήθελα να ευχαριστήσω τον Επιστημονικά Υπεύθυνο του Μεταπτυχιακού Προγράμματος Καθηγητή κ. Γεώργιο Κολιό, Διευθυντή του Τμήματος Φαρμακολογίας, που μας μετέδωσε τις επιστημονικές του γνώσεις σε όλη τη διάρκεια του Μεταπτυχιακού Προγράμματος, μεταφέροντας μας παράλληλα τοπάθοςτουγιατηνεπιστήμη. Ευχαριστώ το Διευθυντή του Εργαστηρίου Φυσιολογίας στο οποίο εργάζομαι Καθηγητή κ. Κωνσταντίνο Χαραλαμπόπουλο γιατηθετικήτουστάσηαπέναντι στην απόφαση μου να συμμετάσχω στο Μεταπτυχιακό Πρόγραμμα. Τέλος θα ήθελα να ευχαριστήσω την οικογένεια μου που μου έμαθε να αγωνίζομαι με συνέπεια για ό, τι αγαπώ.
Ενεργοποίηση (capasitation) Τα σπερματοζωάρια πρέπει να περάσουν μια περίοδο στο γυναικείο αναπαραγωγικό σύστημα προτού αποκτήσουν την ικανότητα να γονιμοποιήσουν το ωοκύτταρο. Αυτή η διαδικασία ονομάζεται ενεργοποίηση σπερματοζωαρίων (capasitation) και καθιστά το σπέρμα ικανό για γονιμοποίηση. Παρατηρήθηκε για πρώτηφοράαπότουςaustin και Chang ξεχωριστά. (Austin, 1951; Chang, 1951)
VEGF Το γεγονός ότι υπάρχουν υποδοχείς VEGF στα σπερματοζωάρια υποδηλώνει ότι ίσως η επίδραση του είναι άμεση στα σπερματοζωάρια. (Obermair et al., 1999) Oι Ebisch et al υποστηρίζουν ότι ο VEGF επηρεάζει την κινητικότητα και τη ζωτικότητα των σπερματοζωαρίων, μέσω της επίδρασης που ασκεί στο μικροαγγειακό σύστημα των όρχεων δημιουργώντας, ένα ικανό περιβάλλον για τη σπερματογένεση. (Ebisch et al., 2008)